很多年以來，科學(xué)家們一直在研究試圖闡明機(jī)體腸道微生物組如何影響人類健康的多個方面，比如機(jī)體免疫系統(tǒng)和精神健康等，但近日，來自馬里蘭大學(xué)和普渡大學(xué)的科學(xué)家們通過研究闡明了我們所攝入的食物如何影響腸道微生物組的生化信號過程，相關(guān)研究刊登于國際雜志Science Advances上。

本文研究中，研究人員分析了我們所攝入的食物及機(jī)體葡萄糖的產(chǎn)生和細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)（quorum sensing）之間的關(guān)系，群體感應(yīng)系統(tǒng)主要涉及小型信號分子—自體誘導(dǎo)物（AI）的合成，其能被單一細(xì)菌所分泌但卻會協(xié)調(diào)不同細(xì)菌間的反應(yīng)，一旦AI的水平達(dá)到閾值，即發(fā)出細(xì)胞“群集”信號，AI信號就能被在細(xì)胞間傳輸，從而就能激活細(xì)胞中基因的表達(dá)，并且協(xié)調(diào)一些表型反應(yīng)。

文章中，研究人員通過對多種細(xì)菌分泌釋放的自體誘導(dǎo)物AI-2進(jìn)行研究，鑒別出了細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)活性和腸道糖分代謝的關(guān)聯(lián)，細(xì)菌能利用磷酸烯醇丙酮酸依賴的糖分磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）來攝取糖分，包括葡萄糖和果糖；在大腸桿菌中，名為HPr的磷酸化載體蛋白在進(jìn)行糖分運輸上扮演著關(guān)鍵角色。

AI-2信號依賴于一種名為LsrK的酶類才能磷酸化，而磷酸化是一種特殊過程，即酶被激活來調(diào)節(jié)細(xì)胞中的蛋白質(zhì)功能，通常情況下，生物信號能夠利用所謂的磷酸化接力過程來改變細(xì)胞的行為。研究人員發(fā)現(xiàn)LsrK能夠結(jié)合HPr，這也就表明，細(xì)胞間的群體感性系統(tǒng)或許受到了糖分水平的影響。

研究者Sintim說道，我們都知道HPr能夠調(diào)節(jié)葡萄糖的利用，這一部分我們是知道的，但如今我們也發(fā)現(xiàn)其還能夠調(diào)節(jié)細(xì)菌間的群體感應(yīng)系統(tǒng)；研究者表示，我們所攝入的食物（胃腸道中接下來的葡萄糖水平）或能影響微生物組所面對的信號類型，以及其向機(jī)體其它部位所發(fā)送的信號類型。

最后研究者表示，我們進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)很多年了，我們的終極目標(biāo)就是闡明指導(dǎo)細(xì)菌和人類細(xì)胞關(guān)聯(lián)以及細(xì)菌特殊生理學(xué)過程的分子交流通路；在生物學(xué)中，信息的傳遞方式完全依賴于細(xì)胞和組織之間來回移動的“交流性”分子，細(xì)菌和人類細(xì)胞之間的“談話”非常復(fù)雜，但也很重要；對其之間交流的機(jī)制進(jìn)行研究或能幫助研究人員開發(fā)出新型的抗菌療法，甚至還能通過改變飲食計劃和鍛煉體系來改善人類的健康。

（文章來源：生物谷）

原始出處：Jung-Hye Ha, Pricila Hauk, Kun Cho, et al. Evidence of link between quorum sensing and sugar metabolism in Escherichia coli revealed via cocrystal structures of LsrK and HPr. Science Advances (2018) DOI: 10.1126/sciadv.aar7063